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Examination number
Abbreviation
Title German
Title English
Coordinator/s (responsible lecturer/s)
Study programme coordinator
Kirsten Fittinghoff (pruefaus@hhu.de)
Kevin Ross (kevin.ross@hhu.de)
Gerhard Klassen (klassen@hhu.de)
Luca Alexander Klever (lukle105@uni-duesseldorf.de)
Ovidiu Popa (ovidiu.popa@hhu.de)
Divykriti Chopra-Ufer (pa-qbio@hhu.de)
Kirsten Fittinghoff (Studienbuero-bio@hhu.de)
Status
Lecturers
Dr. Ovidiu Popa, Dr. Katja Metfies, Ellen Oldenburg
Semester
Contact and organization
Mode
Mandatory module
Compulsory elective module
Workload
Credit points
Contact time
Self-study
Course components
Übung: 18 SWS Vorlesung: 2 SWS Seminar: 1 SWS
Module window
Group size
Duration
Learning outcomes/skills
!! Für die Expedition könnten ggf. noch Kosten für die An und Abreise anfallen !! Die Studierenden sind in der Lage, Mikroorganismen, die eine wichtige Rolle im marinen Kohlenstoffkreislauf spielen, zu isolieren und mittels Mikroskopie und DNA-Sequenzierung zu bestimmen. Die Studierenden nehmen an einer Forschungsreise teil und lernen interdisziplinäres wissenschaftliches Arbeiten während einer Expedition. Während der Fahrt werden sie mit ozeanographischen Messgeräten und Proben sammeln vertraut gemacht. Darüber hinaus bekommen sie ein Verständnis über die Verbindung der marinen Biodiversität mit physikalischen Prozesse im Ozean und wichtigen Ökosystemfunktionen, wie z.B. dem Kohlenstofftransport. Die Studierenden lernen, Mikroorganismen zu beproben, zu kultivieren und zu bestimmen. Dazu gehört die fraktionierte Filtration aus verschiedenen Wassertiefen, um Plankton, Prokaryoten und Viren für molekulargenetische Analysen zu sammeln. Am Alfred-Wegener-Institut wird die Rolle des Phytoplanktons im Kohlenstoffkreislauf erklärt. Im Labor wird dann genetisches Material aus den entnommenen Proben extrahiert und sequenziert. An der HHU erwerben die Studierenden die Kompetenz im Umgang mit Sequenzierungsdaten aus verschiedenen OMICs Technologien (z.B. Amplicon und Metagenom). Mit Hilfe verschiedener „state of the art“ Methoden können die Studierenden Sequenzen bereinigen, in taxonomische Gruppen einordnen, phylogenetisch analysieren und graphisch darstellen. Der Einfluss ökologischer Faktoren auf die Dynamik der zuvor definierten taxonomischen Gruppen kann mit Hilfe statistischer Methoden bestimmt werden. Zusammenfassend werden Kompetenzen im Bereich „Computational Ecology“ erworben, die sich zusammensetzen aus: Fragestellung, Expeditionsvorbereitung, Probenahme, Isolierung, Auswertung und Dokumentation.
Forms of teaching
Vorlesung und Übungen vor Ort, Laborpraktikum am Alfred-Wegener-Institut Bremerhaven, 3-4 tägige Schiffsexpedition mit der FS-Heincke
Content
Inhalte Vorlesung: 1. Theoretische Grundlagen der Meeresökologie: o Einführung in die marine Ökologie: Lebensräume, Biodiversität, Ökosystemfunktionen o Primärproduktion: Bedeutung, Limitierung, saisonale Schwankungen o Phytoplanktondiversität: Morphologie, Physiologie, Taxonomie o Zooplankton als Konsumenten: Ernährung, Rolle im Nahrungsnetz o Biogeochemische Kreisläufe im Meer: Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor 2. Bioinformatische Methoden in der Meeresforschung: o Einführung in bioinformatische Tools und Datenbanken o Sequenzanalyse: PCR, Sanger-Sequenzierung, Next-Generation Sequencing o Phylogenetische Analyse: Baumkonstruktion, Verwandtschaftsbestimmung o Datenanalyse: Statistik, Visualisierung o Bildanalyse: Software zur Messung und Auswertung von Bildern (DeepLoki) 3. Meeresfahrt und Probenahme: o Planung und Durchführung einer meeresbiologischen Expedition o Probenahme von Wasser, Sediment und Organismen o Einsatz verschiedener Instrumente o Navigation und Sicherheit auf See 4. Laboranalysen: o Bestimmung der Chlorophyllkonzentration: Spektrophotometrie, Fluorometrie o Isolierung und Kultivierung von Mikroalgen o Mikroskopische Bestimmung von Phytoplanktonarten o Zellzählung und Biomassenbestimmung o Isolierung genomischer DNA aus den Feldproben der Ausfahrt o PCR-Amplifikation o Sequenzierung Übung: Bioinformatik: • R Programmierung um Sequenzdaten (Amplicon/Metagenom) zu charakterisieren (Qualitätskontrolle, filtern, Referenzverlinkung, taxonomische Klassifizierung, etc.) • Statistische Auswertung von Zeitserien (Saisonalität, Trend, Rest-Komponente) • KI-Anwendung für Plankton Klassifizierung • Kausale Korrelationen Bestimmen mittels Graphen und Zeitserien Labor: • Fraktionierte Filtration von Wasserproben • Inkubationsverfahren für die Virenisolation • Aufreinigung von genetischen Material aus den gesammelten Umweltproben Dokumentation: Die Studierenden machen einen Expeditionsprotokoll.
Eligibility
Formal: Zulassung zum Studiengang Inhaltlich: Grundkenntnisse in R / Python Programmierung
Examination forms
(1) Kompetenzbereich „Theorie“ (70 % der Note): mündliche Prüfung (Regelfall) über die vermittelten Inhalte aus der Vorlesung und den Übungen. (2) Kompetenzbereich „Anwendung“ (10 % der Note): Inhaltliche Strukturierung der Programmierskripte, sowie Dokumentation und Nachvollziehbarkeit der Funktion. (3) Kompetenzbereich „Expeditions Protokoll“ (20% der Note): Inhalt und Strukturierung des Protokolls sowie Nachvollziehbarkeit des Inhalts.
Requirements for the award of credit points for this course
(1) Bestehen des Kompetenzbereichs „Theorie“ (2) Regelmäßige und aktive Teilnahme an den Übungen (3) Bestehen des Kompetenzbereichs „Expeditions Protokoll“
Relevant for following study programs/major
M.Sc. Biologie, Quantitative Biologie Major: ( X) Biomedizin & Zellbiologie ( X) Evolution & Biodiversität ( X) Plant Sciences – Ernährungssicherheit im Klimawandel ( X) Künstliche Intelligenz & Data Science ( X) Pathogene & Infektionsbiologie ( X) Synthetische Biologie & Biotechnologie
Compatibility with other curricula
Significance of the mark for the overall grade
Die Note fließt, den Leistungspunkten (CP) entsprechend, in die Gesamtnote ein: M.Sc. Biologie zweijährige Variante (14/72); M.Sc. Biologie einjährige Variante (14/44)
Course language
( ) Deutsch ( ) Englisch (x) Deutsch und Englisch ( ) Deutsch, Englisch bei Bedarf
Additional information
Das Modul wird zentral vergeben: http://www.biologie.hhu.de/studium/studierende/modulvergabe.html
Module History
Status
Action
25.11.2024
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18.11.2024
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